高速公路互通式立交凈距不足段改擴建設計

摘要 為探索高速公路互通式立交凈距不足段改擴建的設計要點，文章以具體工程為例，從標志標線設置、交通流理論、安全變道等方面進行了互通式立交的凈距計算，并從增設輔助車道、集散車道，匝道相連及合并為多路交叉等方面，對互通式立交凈距不足的解決思路進行了分析研究。結果表明，匝道交通流匯入主線的同時，主線交通流流入匝道的組合對高速公路通行影響較大，尤其在相鄰互通式立交凈距較小時更加明顯。通過分析互通立交間凈距的影響因素及計算方法，為此類問題的解決提供了可行思路。

關鍵詞 高速公路；互通式立交；凈距不足；改擴建設計；交織區(qū)

中圖分類號 U412 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0037-03

0 引言

隨著我國交通建設規(guī)模的持續(xù)增大，高速公路互通式立體交叉改擴建也不斷向大型化、復雜化方向發(fā)展。相鄰立交間凈距不足，以及互通式立交與周圍既有結構間凈距不足的情況日益常見。而現(xiàn)行《高速公路改擴建交通工程及沿線設施設計細則》（JTG/T L80—2014）、《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21—2014）、《高速公路改擴建設計細則》（JTG/T L11—2014）中對互通式立交小凈距、出口識別視距、匝道兩側特征點間距等的規(guī)定過于寬泛。基于此，該文依托高速公路互通式立交改擴建工程實際，對相鄰立交間凈距不足問題展開分析研究，以期為此類特殊交通設計問題的有效解決提供借鑒參考。

1 工程概況

某高速公路K331+256樁號處互通式立體交叉所在地勢中間高、南北低，立交建造在地勢略高的山包處。按照鄰線建造計劃，擬在公路連接線K332+011樁號處新建一座互通立交，該立交建成后與K331+256樁號處既有立交間的凈距不足。高速公路K331+256樁號處立交建成于2006年，因東南段和西北段封閉改造等原因，并未形成完整的繞城高速，故在鄰線互通立交建設前進行改擴建，擬從原三路互通改擴建為四路互通。在改擴建設計時必須深入研究立交凈距不足問題。

2 互通式立交間凈距不足段改擴建設計

2.1 互通式立交間凈距的確定

（1）基于標志標線設置的最小凈距。根據現(xiàn)行設計規(guī)范要求，由于既有互通式立交和新建立交間凈距方面的影響，而無法設置全部的出口預告標志以展現(xiàn)全部道路信息的情況下，必須在凈距范圍內的500 m處設置預告標志，其余標志信息則提前布設在上個立交前，起到預先提示及指示的效果[1]。為此，對于凈距不足段而言，只能設置1塊預告標志，這也說明從前一立交入口駛入的行車讀取出口信息的機會只有1次，在漏讀的情況下，緊接著遭遇出口端部而面臨緊急調整車道，易引起交通通行混亂。為避免此類情形的出現(xiàn)，必須在凈距范圍內500 m處設置標志前，為行車預留出一定的發(fā)現(xiàn)、讀取出口預告標志的距離。按照3 s行程確定理論，在120 km/h

的設計行車速度下，行車駕駛員從發(fā)現(xiàn)標志到讀取的距離為100 m。故在凈距范圍內僅設置1塊出口預告標志的情況下，對應的最小距離應按600 m確定。

此方法主要基于標志標線的布設角度，未將內側車道換道等情況考慮進去，故得出的是互通立交最小凈距的基本要求，結果也偏保守，必須結合其他方法后進行相應調整。

（2）基于交通流理論的最小凈距，也就是內側車道行車人員在讀取到出口預告標志同時做出反應及相關操作所需要的距離。由于車輛性能、駕駛員駕駛狀態(tài)等參數(shù)取值情況不同，故不同學者構建起的凈距計算模型不盡一致。部分極端學者甚至提出行車從匝道入口駛入后，因不了解路況而換道至內側車道，待發(fā)現(xiàn)相鄰匝道出口后快速換至最外側車道的最不利情況[2]。在此種情況下，從匝道入口駛入及換道后駛出等過程間的距離，即為相鄰互通立交的最小凈距。

該理論主要基于行車設計速度或期望速度而展開分析，同時還將行車等待插入間隙及換道等情況均予以考慮，故通過此方法確定出的相鄰互通立交間的凈距值一般偏大。該方法在充分考慮最大行車速度和極端情況的基礎上得出最小凈距，體現(xiàn)的是最大安全原則。但以上提及的極端情況通常不會出現(xiàn)，行車駛入主線后并非立即向內側車道換道，故基于交通流理論的最小凈距值通常偏大[3]。

（3）基于安全變道的最小凈距。在行車從內側車道換至外側車道的過程中，考慮運行速度、車道數(shù)等參數(shù)影響下，應用交通流和概率論建立換道后駛出距離和安全換道概率間的關系模型，進而得出隨著立交凈距增大安全換道概率呈線性增長趨勢的結論。安全換道閾值應按0.95取值。

該方法充分結合了交通運行過程理論和概率論思想，所考慮的因素也更契合高速公路交通運行的實際，故可視為對基于交通流理論的補充。此方法還將行車運行速度、性能，駕駛員心理等狀態(tài)考慮進去，更加符合客觀實際。

2.2 互通式立交凈距不足的解決思路

通常情況下，設計人員采取復合式互通的方式解決互通式立交面臨的凈距不足問題?，F(xiàn)行規(guī)范主要依托相鄰互通立交間的交通流實際運行態(tài)勢，出于最大限度降低此問題對主線交通運行干擾的視角，進而研究相鄰互通的連接方式及復合式互通立交的設置。

2.2.1 增設輔助車道

在未設置輔助車道前，匯入車輛在車速及車道均不匹配的情況下向主線匯入，必定會造成交通沖突。而在互通式立交出入口間增設1條輔助車道，以連接2座凈距不足的立交后，行車從互通式立交駛出，運行在輔道時可相應調整車速，等待內側車道出現(xiàn)安全間隙，以降低交織區(qū)沖突。輔助車道布設長度應根據交織區(qū)通行能力、合分流運行時間、預告標識距離等因素進行綜合確定。

此類輔助車道布設的主要目的在于降低和緩解合分流交通對主線交通的不利擾動。當輔助車道長度增大時，其中間交通流交織現(xiàn)象消失，但兩端連接處仍處于合分流狀態(tài)。結合《高速公路改擴建設計細則》，在交織區(qū)長度超出760 m時車流將完全轉換為合分流；隨著交織區(qū)長度的延長，這種合分流對直行車流的影響持續(xù)減弱。為此，出于交通運行方面的考慮，該文將輔助車道的最小長度確定為760 m。

根據《公路立體交叉設計細則》，對于雙向六車道的互通式立交主線，在匝道車道數(shù)增加時，輔助車道長度應取一般值，具體見表1所示。表1中的一般值是綜合考慮輔助車道與主線交織區(qū)通行能力、交通運行要求、合分流運行特征后得出的綜合值，取值比《高速公路改擴建設計細則》中的規(guī)定值略大。

2.2.2 增設集散車道

對于互通式立交凈距過小，無法按照以上所要求的長度布設輔助車道時，應考慮設置集散車道。此類車道交織區(qū)不存在直行交通，僅匝道出入口的交通流參與交織。此類車道一般按常規(guī)匝道技術要求及運行速度設計，因設計速度低，故交織效率也相應降低?！豆妨Ⅲw交叉設計細則》并未對此類車道長度做出明確規(guī)定，該文主要從通行能力及服務水平方面對集散車道的最小長度進行分析。

（1）交織區(qū)長度的確定。當前，通常依據公路交通手冊中規(guī)定的公路通行能力進行交織區(qū)長度的確定。具體而言，將交織交通流相應地劃分為同側和異側交織區(qū)，根據車輛換道率進行交織強度系數(shù)的估算，進而分析車流密度，評價公路運行安全水平[4]。合分流點間的距離即為交織區(qū)長度，該長度越大，交織車輛換道距離相應延長，交織區(qū)內沖突密度也隨之減小，通行能力將得到相應改善，具體見圖1所示：

交織車輛希望在交織區(qū)內快速換道運行，非交織車輛則希望快速駛離此區(qū)域，且免受換道車輛的干擾。由此，根據車流密度進行交織區(qū)服務水平劃分，具體規(guī)定見表2所示：

（2）集散車道交織區(qū)長度的確定。根據《公路立體交叉設計細則》，集散車道設計技術標準可參照匝道，即按照變速車道標準確定其與主線的連接。由此，集散車道設計速度應比主線降低20 km/h。為保證行車從集散車道駛出后進入匝道時的運行穩(wěn)定性，根據運行速度協(xié)調原則，匝道設計速度與集散車道設計速度的差應不小于20 km/h。

按照以上思路進行集散車道交織區(qū)交通流的試算，當試算至設計長度為760 m時，若服務水平仍未提升至四級則終止試算。為簡化分析，假設集散車道出入口匝道的設計速度均一致，則集散車道交織區(qū)長度的試算結果見表3所示：

由表3可以看出，交織區(qū)布設長度隨匝道設計速度的增大而增加，隨集散車道設計速度的增大而減?。粚τ陔p入雙出的集散車道而言，按照設計通行能力確定的交織區(qū)長度僅可達到六級服務水平，故應避免采用此種集散車道形式。對于交通量較大的情形，應采取變異型雙出入匝道的集散車道，具體見圖2所示。此種集散車道能較好地避免主線交通流交織，還能改變駛出入交通流的合流位置；將駛出主線的車輛提前分離并置于最外側車道，符合我國道路交通的運行習慣。

2.2.3 匝道相連

對于相鄰互通立交凈距較小且交織區(qū)長度有限，通過設置輔助車道和集散車道仍無法解決通行問題時，應考慮采取匝道相連的方式進行復合式立體交叉的布設。此種設計下，復合式立體交叉會面臨較多出口，為加強出入口的合并設置，降低合分流對直行交通流的不利擾動，應確定幾道連接匝道，便于其余匝道進行合分流，以降低出入口數(shù)量[5]。

2.2.4 合并為多路交叉

對于互通式立交凈距不足且有新道路接入的情形，可將立交合并為多路交叉形式。此類立交造型復雜，且無標準形式，左轉彎交通線形的選擇和確定是其設計的關鍵。對于交叉道路為雙車道的情形，多路交叉應按環(huán)形交叉布置，結構簡單，但會對道路通行能力造成不利影響。為此，應積極探索能簡化交通流線且布局緊湊的多路交叉胡同的立交形式。

3 結論

綜上所述，為應對日益增長的交通運行規(guī)模，高速公路改擴建中主線不斷加寬，互通立交連接段也相應向兩側延伸，相鄰互通立交間的凈距要求相應提高。在高速公路互通立交設計方面，相鄰互通立交凈距的確定方法通常有三種，即基于標志標線布設的最小凈距、基于交通流理論的最小凈距、基于安全換道的最小凈距，三種方法均具有不同的理論依據和適用情形。根據所得出的具體工程的最小凈距，通過設置輔助車道和集散車道，加強匝道連接，調整多路交叉等措施，較好地解決了相鄰互通立交間的凈距不足問題，也為類似改擴建工程設計提供了成功經驗。

參考文獻

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